Как к электродвигателю подобрать редуктор

Мотор-редуктор, как элемент электропривода

Мотор редуктор представляет собой узел, в котором совмещаются функции редуктора и электрического двигателя. Такие механизмы широко используются во многих областях промышленности. Основные их достоинство – высокие показатели КПД, простота монтажа и обслуживания.

В свою очередь, электродвигатель – это устройство, в котором осуществляется преобразование того или иного типа энергии в механическую.

Классификация мотор-редукторов

Сегодня существует несколько вариантов представленного приводного оборудования, но наиболее популярными являются следующие типы мотор редукторов:

червячные;
цилиндрические;
планетарные;
волновые.

Рассмотрим более подробно каждый из приведенных выше типов.

Червячный мотор редуктор – является оптимальным решением для механизмов, работающих в непрерывном или повторно-кратковременном режиме. Свою популярность такие агрегаты получили за счет неприхотливости привода, его удобства, а также широкого диапазона передаточных чисел – от 5 до 100. В работе червячные мотор редукторы показали себя как устройства с низким уровнем вибраций и шума. Важной особенностью «червяков» выступает опция самоторможения. Если такие агрегаты используются для поднятия груза, то в случае остановки или выхода из строя двигателя, редуктор остановится в одной точке, что предотвратит падение и повреждение груза. При этом вращение вала осуществляется в обе стороны. Эта характеристика особенно актуальна при использовании червячного мотор-редуктора в строительных, конвейерных, грузоподъемных и прочих системах.

Мотор редуктор цилиндрический сегодня пользуется наибольшей популярностью в промышленности и технике. Такие агрегаты характеризуются высоким КПД (превышает 90%), малой изнашиваемостью узлов и составляющих элементов, а также высокой эффективностью работы даже в самых неблагоприятных условиях. Можно выделить типичного представителя этого класса приводного оборудования – мотор редуктор 4МЦ2С. Привод предназначен для долговременной работы (в т.ч. круглосуточные режимы). Работает в сети 50-60Гц, различных мощностей.

Преимуществами цилиндрических мотор редукторов выступают:

вращение вала в обе стороны;
высокий КПД;
обширный диапазон режимов работы (на разных скоростях);

экономически оправданное использование мотор редукторов;
доступная цена;
удобство и оперативность выполнения установочных работ (плоский).

Волновой мотор редуктор является одним из самых современных и высокотехнологичных приводных агрегатов. Волновая передача эффективно сочетает проверенную надежность зубчатой передачи с динамикой гибких элементов. Такие механизмы имеют общепромышленное применение, характеризуются легкостью, компактностью и, что немаловажно, возможностью получения большого передаточного числа в условиях минимального количества движущихся частей.

Преимущества волновых мотор редукторов:

возможность герметизировать узел, отделив его от электрического двигателя, в силу чего представленное приводное оборудование допускается использовать в запыленных цехах или в условиях взрывоопасных производств;
эффективная работа при любых нагрузках (не выше номинального значения);
оптимальная функциональность при высоких и низких давлениях;
возможность использования на высокоточных машинах;
отличная плавность хода.

Планетарный редуктор позволяет добиться оптимальных эксплуатационных характеристик при соосном расположении привода и двигателя. Такие агрегаты характеризуются наименьшим весом и высокой компактностью. Именно этот принцип лег в основу работы, к примеру, мотор редуктора стеклоочистителя автомобиля. Что же касается промышленности, то здесь чаще всего применяется моторы редуктор ЗПМ, подтверждающий на практике свои высокие эксплуатационные характеристики.

Преимущества планетарного мотор редуктора:

возможность изменения загруженности вала не только по величине, но и времени. Привод отлично справляется с прямой и реверсивной нагрузкой (номинальный режим работы);
продолжительность работы может составлять от 8 до 24 часов;
подходит для использования в условиях пониженных давлениях, эквивалентных подъему на высоту до 1000 м над уровнем моря;
возможность использования на высокоточных машинах;
адаптирован для эффективного использования в климате с широким температурным разбросом: -45 …. +45° С и повышенной влажностью. Тропические широты предполагают специальную настройку двигателя.

Выше приведена базовая классификационная группа мотор редукторов, на основе которых могут генерироваться приводы нового поколения. Ярким примером выступают цилиндро-конические мотор редукторы – разновидность мотор-редукторов по конструктивному выполнению рабочих элементов. Такие агрегаты набирают все большую популярность у покупателей и заказчиков в связи с удобным и компактным расположением корпуса редуктора. В свою очередь, мотор редуктор конический рационально использовать только в тех случаях, когда это требуют условия компоновки машины.

Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней

Редуктор Число ступеней Виды передач Взаимное расположение осей входного и выходного валов

Цилиндрический	Одноступенчатый	Одна или несколько цилиндрических передач	Параллельное
Двухступенчатый; трехступенчатый	Параллельное или соосное
Четырехступенчатый	Параллельное
Конический	Одноступенчатый	Одна коническая передача	Пересекающееся
Коническо-цилиндрический	Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый	Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач	Пересекающееся или скрещивающееся
Червячный	Одноступенчатый; двухступенчатый	Одна или две червячные передачи	Скрещивающееся
Параллельное
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический	Двухступенчатый; трехступенчатый	Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача	Скрещивающееся
Планетарный	Одноступенчатый; двухступенчатый; трехступенчатый	Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сателлитов	Соосное
Цилиндрическо-планетарный	Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый	Комбинация из одной или нескольких цилиндрических и планетарных передач	Параллельное или соосное
Коническо-планетарный	Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый	Комбинация из одной конической и планетарных передач	Пересекающееся
Червячно-планетарный	Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый	Комбинация из одной конической и планетарных передач	Скрещивающееся
Волновой	Одноступенчатый	Одна волновая передача	Соосное

Классификация мотор редукторов в зависимости от расположения осей входного и выходного валов в пространстве

Редуктор Расположение осей входного и выходного валов в пространстве

С параллельными осями входного и выходного валов	1. Горизонтальное: оси расположены в горизонтальной плоскости; оси расположены в вертикальной плоскости (с входным валом над или под выходным валом); оси расположены в наклонной плоскости 2. Вертикальное
С совпадающими осями входного и выходного валов (соосный)	1. Горизонтальное 2. Вертикальное
С пересекающимися осями входного и выходного валов	1. Горизонтальное 2. Горизонтальная ось входного вала и вертикальная ось выходного вала 3. Вертикальная ось входного вала и горизонтальная ось выходного вала
Со скрещивающимися осями входного и выходного валов	1. Горизонтальное (с входным валом над или под выходным валом) 2. Горизонтальная ось входного вала и вертикальная ось выходного вала 3. Вертикальная ось входного вала и горизонтальная ось выходного вала

Классификация мотор редукторов в зависимости от способа крепления

Способ крепления Пример Способ крепления Пример

На приставных лапах или на плите (к потолку или стене):		Фланцем со стороны входного вала
На уровне плоскости основания корпуса редуктора;		Фланцем со стороны выходного вала
Над уровнем плоскости основания корпуса редуктора		Фланцем со стороны входного и выходного валов
Насадкой

Особняком в этой группе приводного оборудования стоят мини мотор редукторы. Эти устройства представлены миниатюрными электрическими асинхронными двигателями или миниатюрными электродвигателями постоянного тока, комплектующимися цилиндрическими редукторными элементами. Двигатели комплектуются каким-то одним из двух типов валов (цилиндрический или вал шестерня), тормозным элементом, при необходимости предоставляется контроллер скорости, регулирующий обороты электрического двигателя. Такие маломощные мотор редукторы используются не только в промышленности, но и в бытовых условиях. Разумеется, что мотор редуктор для буровой установки должен соответствовать совершенно другим эксплуатационным требованиям и техническим характеристикам.

Общие технические характеристики мотор редукторов

Независимо от типа и вида, все мотор редукторы имеют базовый набор характеристик, регламентированный ГОСТами. Все характеристики мотор редукторов и технические параметры можно разделить на несколько основных групп:

Показатели надежности. Здесь основным критерием является рабочий ресурс, который выражается в количестве часов работы (гарантированная производителем величина). Так, для червячных передач этот показатель, как правило, составляет не менее 10 000часов, для цилиндрических – не менее 25 000часов. Отдельного внимания заслуживает рабочий ресурс подшипников – не менее 500 часов. Таким образом, полный гарантированный эксплуатационный срок мотор-редуктора составляет ориентировочно 5-6 лет (точная величина зависит от интенсивности использования узла).
Эксплуатационные условия.
1. напряжение и фазы тока. Все редукторные приводы запитываются от однофазной/трехфазной сети переменного тока, напряжением 220/380 вольт. Мотор-редукторы мощностью менее 2,2 киловольт могут быть адаптированы для использования с возможностью питания от однофазных 220 или трехфазных 380 вольт, узлы мощнее 2,2 кВт — только от трехфазной сети 380вольт.
2. допустимая температура среды. Приводные узлы разработаны для использования при температуре от -40 до +50ºС. Важно учесть, что минусовая температура предполагает необходимость предварительного прогрева мотор-редуктора на небольших оборотах, после чего агрегат может эксплуатироваться в обычном режиме.
3. частота вращения вала не должна быть выше, чем 1880 об/мин.
4. мощность электрического двигателя не должна превышать расчетный показатель больше, чем на 20%.
Климатическое исполнение. Здесь представлены умеренные, тропические и умеренно-холодные мотор редукторы технические характеристики каждой такой модификации определяются условиями ее использования.
КПД мотор редукторов зависит от следующего перечня факторов: передаточное число ступени, частота вращения вала, тип смазки и ее температура.

Другие характеристики мотор редукторов зависят от конкретной модификации приводного узла.

Применение мотор редуктора

Назначение мотор редуктора определяет и сферы его использования. Так, приводные узлы, состоящие из электрического двигателя и редуктора, находят свое применение в средствах автоматизации, системах управления, устройствах регулирования, следящих мини-приводах, средствах обработки и предоставления данных, медицинской технике, специализированных инструментах и прочем промышленном оборудовании.

Наибольшее промышленное распространение получили планетарные редукторы и цилиндрические редукторы, соответствующие схемам взаимного расположения двигателя и выходного вала. Такие агрегаты адаптированы для использования в умеренных климатических условиях (установка в помещении, на открытом воздухе/под навесом).

Применение мотор редуктора в стандартном исполнении предполагает грунтовку краской методом окунания, а после покрываются сине-серой алкидной эмалью воздушной сушки. Также предусмотрены специальные покрытия для экстремальных условий и монтажа на открытом воздухе.

Устройство и принцип работы мотор редуктора

Как уже отмечалось выше, мотор-редуктор представляет собой моноблок с комбинацией электрического двигателя и редуктора. За счет свой компактности, такие приводные узлы не требуют много усилий при монтаже. Основным элементом узла выступает корпус, в котором объединены электродвигатель и прочие детали в один механизм. Корпус может быть выполнен из металла, чугуна или легких сплавов (зависит от области использования привода).

Редукторная часть включает валы, опирающиеся на подшипники. На валах закрепляются шестерни. Чтобы получить требуемый диапазон передаточных чисел, далеко не всегда можно обойтись одной ступенью. Здесь используют двух-, трех- и четырехступенчатые мотор-редукторы.

Устройство мотор редуктора рассмотрим на примере зубчатого цилиндрического двухступенчатого узла. В данном случае ведущая шестерня первой ступени насаживается на вал двигателя, одновременно выполняющего роль входного вала редуктора. Ведущая шестерня передает крутящий момент на промежуточный вал с блоком шестерен, а потом – на шестерню вторичного вала. Именно в такой последовательности приводится в движение рабочий орган. Принцип работы мотор редуктора одноступенчатого типа куда проще. В картер заключены только два вала, другими словами, для передачи крутящего момента достаточно будет всего двух шестерней.

Конструкция мотор редуктора цилиндрического обуславливает передачу крутящего момента, которая выполняется при непосредственном контакте зубьев зубчатого колеса. Червячный привод вместо цилиндрических шестерен использует червячную передачу, в этом случае крутящийся момент увеличивается с помощью винта специальной формы. Достоинство таких приводов в том, что выходной вал располагается под 90º к двигателю. Важно, чтобы составляющие детали зубчатых передач и валы были выполнены из надежной высокопрочной стали. Чтобы предотвратить преждевременный износ применяют соответствующие смазочные масла.

Использование принципов различных конструкторских решений в процессе производства мотор-редукторов, обусловило их широкий диапазон применения.

Как подобрать мотор редуктор?

В процессе проектирования нового оборудования или при модернизации старого перед конструктором неизбежно станет вопрос выбора мотор редуктора, на который влияют нижеприведенные факторы:

Момент нагрузки на выходном валу Тс, [Н м.]
Частота вращения вала, n2, [об/мин]
Условия использования оборудования
Мощность электродвигателя, P2, кВт
Конструктивный вариант исполнения
Режим работы
- Частота вращения выходного вала определяется величиной его передаточного числа: где n1 – это частота вращения входного вала редуктора (вала электрического двигателя)
- Момент нагрузки или сопротивления Тс на выходном валу определяется конкретным механизмом, технологическим процессом и вычисляется по общепринятым методикам.
- Требуемая мощность приводного электродвигателя с учётом коэффициента полезного действия редуктора, может быть определена по следующей зависимости: , где P1[кВт] - мощность электродвигателя; – момент на валу редуктора; – частота вращения вала; - показатель КПД редуктора.

Выбор мотор редуктора по моменту (Tред. ном.) предполагаем необходимость учитывать ~20%-е снижение момента по причине возможного 10%-го падения напряжения сети питания:

Режим эксплуатации раньше определялся и задавался нормами ГОСГОРТЕХНАДЗОРА:

Л – лёгкий, ПВ% до 16;
С – средний, ПВ% до 25;
Т – тяжёлый, ПВ% до 40;
ВТ – весьма тяжёлый, ПВ% до 63.

(ПВ% – продолжительность включения двигателя за 10 мин. работы или отношение времени работы электрического двигателя к суммарному времени цикла с учётом пауз, при которых двигатель остывает.)

Сегодня же для оценки степени нагрузки редуктора используют статистические типовые режимы «0–V» согласно положениям ГОСТ 21354; для двигателей – режимы «S1–S10» согласно нормам IEC 34-1. Но выбрать мотор редуктор стало гораздо проще по причине наличия компромиссного решения, учитывающего оба вышеприведенных фактора. Речь идет о коэффициенте условий эксплуатации – FS, при котором достаточно знать и учитывать нижеприведенные факторы:

Тип нагрузки:
- «А» – спокойная безударная;
- «В» – нагрузка с умеренными ударами;
- «С» – нагрузка с сильными ударами.
Продолжительность работы привода в расчете на сутки;
Число включений в час.

Вся эта информация поможет ответить на вопрос как подобрать мотор редуктор. Кроме того, специалисты нашей компании всегда рады оказать покупателям и заказчикам активную помощь и ответить на все интересующие вопросы.

Как определить передаточное число редуктора?

Прежде чем производить расчет редуктора, важно определиться, что включает понятие передаточное число? В качестве примера возьмем универсальный одноступенчатый редуктор Ч-100-40. Здесь передаточное число – это цифра 40. Объяснимся: при вращении входного вала выходной вал должен сделать один оборот вокруг оси за 40 оборотов входного вала. Теперь нужно обозначить различие между такими понятиями, как фактическое и номинальное передаточное число.

Номинальное передаточное число является округленным значение фактического отношения. Такая величина нужна для удобства и стандартизации обозначения. Приведем пример: универсальный редуктор Ч-100 может иметь фактическое передаточное число 7,75, тогда как номинальная величина будет равной 8 и так далее: 10=10; 12=12,5; 15,5=16; 20=20…

Далее будет рассмотрено, как выполнить расчёт передаточного числа мотор редуктора, если не читается соответствующая бирка или же отсутствует какая-либо сопроводительная документация к оборудованию.

Первый способ предполагает возможность «идентифицировать» практически любой мотор редуктор передаточное отношение определяется просто и точно. Эта методика подходит для червячного, цилиндрического, конического, планетарного и других приводных узлов.

Передаточное отношение определяется так: покрутите быстроходный вал, количество оборотов которого за один оборот тихоходного вала и будет означать передаточное число фактическое.

Что касается второго способа, то он является актуальным тогда, когда возможность прокрутить и посчитать обороты выходного вала отсутствует. В данном случае важно обратить внимание на различия между методами определения передаточного отношения «червяка» и, скажем, цилиндрического привода:

В качестве примера возьмем указанный выше червячный одноступенчатый редуктора 1Ч-160 универсального применения. В первую очередь, подсчитывается количество зубов червячного колеса. Имеем 32 зуба. Далее подсчитываем количество заходов витка на червячном валу. Заход – один.

Теперь необходимо 32 разделить на 1, получаем 32 – фактическое передаточное число универсального редуктора 1Ч-160.
Рассмотрим способ подсчета передаточного отношения червячного редуктора типа Ч-125. Считаем количество зубьев на колесе «червяка». Имеем 52 зуба. Далее считаем количество заходов витка на червячном валу. Получилось 4.

Теперь разделим 52 на 4 и получим 13 – фактическое передаточное число универсального редуктора Ч-125.

region-privod.ru

Как правильно выбрать мотор-редуктор, помощь в подборе - компания ЭЛЛЕРОН

Другие статьи по теме:

По всем категориям Бренды Датчики давления, энкодер Конденсаторные установки Устройство плавного пуска Частотные преобразователи Насосы Автоматические выключатели Термостаты Трансформаторные подстанции Трансформаторы силовые Мотор-редукторы Станции управления Электротехнические шкафы Термины Электродвигатели

На самом деле, подбор мотора редуктора достаточно непростое дело, именно поэтому мы считаем необходимым рассказать, как выбрать мотор - редуктор.

Итак, стоит, прежде всего, начать с того, что мотором редуктором называют агрегат, который совмещает в себе и электродвигатель или редуктор. Их комбинация и является мотором редуктором. Такое устройство применяется в самых различных отраслях промышленности, во многом благодаря тому, что такой мотор очень прост в обслуживании, компактному размеру. Кроме того, высокий КПД и упрощенный монтаж.

Выделяют несколько видов мотор - редукторов, зависят эти виды, в первую очередь, от того, какой тип передачи используется. Так, выделяют моторы редукторы:

червячные;
волновые;
цилиндрические;
планетарные и другие.

Прежде, чем купить мотор-редукторы необходимо все-таки немного разобраться в этом вопросе. Итак, для начала Вы должны определить, сколько оборотов нужно получить на выходе привода. Затем необходимо рассчитать крутящий момент на выходе выходного редукторного вала. Для этого необходимо знать мощность двигателя. Так, крутящий момент будет равен следующей формуле: (9550*Р1*Rd)/n2, где Rd обозначает КПД типа динамического, в справочнике можно с легкостью найти его значение, Р1 - мощность двигателя, а n2 – это количество оборотов, которое необходимо на выходе привода.

Следующий шаг – нахождение придаточного отношения. Делается это тоже по формуле, которая выглядит следующим образом: i=n1/n2. В этой формуле n1 является частотой вращения двигателя, имеющего электрический тип, иными словами количество оборотов в минуту.

Далее необходимо определить сервис-фактор или по-другому, коэффициент эксплуатационный. Здесь нужно руководствоваться типом нагрузки и количеством часов в сутки, а также планируемых остановок.

Словом, для того, чтобы правильно подобрать мотор-редуктор, необходимо учитывать такие технические характеристики, как:

мощность;
тип редуктора;
тип монтажа;
обороты на выходе;
передаточное число устройства;
дополнительные функции;
конструкция валов, как входного, так и выходного.

Теперь давайте разберемся, чем же отличаются типы редукторов. Первый тип - червячный, он бывает, одноступенчатый или двуступенчатый. Первый при этом имеет скрещенное расположение вала, а второй имеет перпендикулярное или параллельное расположение осей вала входного и выходного. Это значит, что оси могут располагаться в различных плоскостях.

Следующий вид – цилиндрический мотор - редуктор, он имеет параллельное расположение вала, при этом, оси располагаются в одной плоскости, а именно, в горизонтальной. Также есть цилиндрический соосный. Он может быть под любым углом, но оси все равно при этом находятся в одной плоскости. Еще один вид – коническо – цилиндрический. Оси пересекаются, под углом девяносто градусов. Помните, что очень важно знать, как располагается выходной вал, это имеет определяющее значение для многих областей применения мотора – редуктора.

Так, например, червячные редукторы используются при любом положение вала выходного. Что касается моделей цилиндрических и конических, то здесь применяются они чаще в горизонтальных плоскостях.

Для примера, рассмотрим мотор-редуктор 5МП50. Он имеет продолжительность работы до 24 часов в сутки, устанавливается преимущественно до тысячи метров над уровнем моря. При этом, окружающая среда должна быт неагрессивной, а температура чтобы колебалась от минус десяти до плюс сорока пяти градусов.

Итак, если Вы знаете сколько нужно оборотов, какой должен быть крутящий момент, какова мощность двигателя и его сервис-фактор, то для Вас не составит труда выбрать необходимый мотор-редуктор, который бы полностью подходил по Ваши требования. Далее необходимо убедиться, что не будет никаких затруднений с выполнением эксплуатационных требований. Также нужно провести сравнение габаритных размеров и присоединительных. Нужно точно знать, что выбранного пространства хватит, для того, чтобы вмонтировать оборудование.

Мы готовы помочь в подборе мотор-редуктора

Если вдруг у Вас возникли сложности в подборе мотора-редуктора, не стоит отчаиваться, мы всегда придем Вам на помощь. Специалисты электротехнической компании «ЭЛЛЕРОН» смогут проконсультироваться Вас по вопросу о выборе мотор-редуктора. Мы давно работаем в этой области и знаем все точности этих устройств, значит исходя из Ваших потребностей, обязательно подберем для Вас подходящий вариант. Конечно, мы также осуществим и расчеты, точные и правильные, благодаря чему выбор редуктора станет сущим пустяком.

Так, например, мы сможем детально рассказать о том, в чем особенность мотора-редуктора NMRV, также расскажем, чем отличается от других, и где пригодится редуктор 3МП50. И еще множество других вопросов, на которые с легкостью ответят наши специалисты.

elleron.ru

2.1. Выбор двигателя и редуктора

ГЛАВА 2 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ ПРИ НЕРЕГУЛИРУЕМОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ

Проектирование электроприводов предусматривает одновременное определение параметров двигателя и механической передачи (в большинстве случаев — редуктора). За счет рационального выбора передаточного числа (радиуса приведения) механической передачи могут быть достигнуты необходимые показатели электропривода. Ими могут быть минимальное время пуска, наименьшие стоимость, масса, габаритные размеры и потери энергии или максимальный КПД электропривода.

Масса, габаритные размеры (и соответственно стоимость) двигателя определяются при заданной мощности его номинальным моментом. Для примера в табл. 2.1 приведены данные двигателей серии 5А на номинальную мощность 45 кВт и различные номинальные скорости вращения, иллюстрирующие это положение.

Таблица 2.1 Номинальные данные двигателей серии 5А мощностью 45 кВт

Тип двигателя	ωном, рад/с	Мном, Н·м	ηном, %	cosφном	ΔРном, Вт	Цена с учетом НДС, руб. (на 2004 г.)	Масса, кг
5A200L2	308	146,1	93,4	0,90	3 180	34 478	255
5A200L4	153	294,1	92,5	0,85	3 649	35 378	270
5A250S6	103	436,9	92,5	0,83	3 649	49 050	430
5А250М8	77	584,4	92,5	0,76	3 649	62 096	460
5А280М10	62	725,8	92,5	0.81	3 649	83 427	760
5A315S12	51	882,4	93,0	0,76	3 387	113986	925

Как видно из приведенных данных, двигатели с высокой номинальной скоростью вращения имеют меньшую массу и повышенные значения номинальных коэффициентов полезного действия ηном и мощности cosφном. Поэтому при проектировании электропривода рекомендуется ориентироваться в первую очередь на высокоскоростные двигатели.

Однако при использовании высокоскоростных двигателей для обеспечения заданных скоростей движения исполнительных органов рабочих машин и производственных механизмов потребуется применение более тяжелых редукторов с большими значениями передаточного отношения, отличающихся более высоким потерями мощности. Таким образом, задача совместного выбора двигателя и редуктора имеет оптимизационный характер и должна решаться с использованием определенных критериев оптимизации: срока окупаемости, минимума потерь мощности (энергии), минимума стоимости электропривода, максимального быстродействия. Выбор должен производиться с учетом параметров напряжения питающей сети, способа монтажа на рабочей машине и условий окружающей среды.

Рассмотрим пример выбора сочетания двигатель—редуктор для нерегулируемого электропривода, работающего в длительном режиме.

Рис. 2.1. Нагрузочная диаграмма исполнительного органа рабочей машины

Пример 2.1. Исполнительный орган (ИО) рабочей машины вращается со скоростью ωр = 12 рад/с и в течение времени t1 = 5 мин создает момент сопротивления МИО1 = 300 Н • м, а в течение времени t2 = 7 мин — МИО2 = 460 Н • м, как это показано на рис. 2.1. Требуется выбрать двигатель и редуктор для электропривода, ориентируясь на электродвигатели серии АИР, цилиндрические редукторы серии Ц и червячные редукторы серии Ч. Возможно применение мотор-редуктора серии 4МЦ2С. Критериями при выборе принимают стоимость оборудования и его КПД, определяющий потери энергии при эксплуатации электропривода.

1. Определяем эквивалентный полезный момент нагрузки электропривода:

Таблица 2.2 Данные двигателей

Двигатель	ωном, рад/с	ηном, %	Jном, кг·м2	Цена с учетом НДС, руб. (на 2005 г.)
AMP100L2	298,3	88,0	0,0075	3 375
АИР112М4	151,0	85,5	0,0170	4 244
AMP132S6	100,5	85,0	0,0400	5 549
АИР132М8	74,6	S3,0	0,0570	5 600

2. Находим расчетную механическую мощность двигателя:

где kзап — коэффициент запаса, учитывающий наличие динамических режимов работы двигателя и потерь мощности в механической передаче, kзап =1,1.

3. По полученной мощности выбираем двигатели серии АИР на номинальную мощность 5,5 кВт с различными скоростями вращения, данные которых приведены в табл. 2.2.

4. Выбираем редуктор для каждого из двигателей, ориентируясь на требуемое передаточное число и номинальный момент на выходном валу редуктора, который должен быть не менее 460 Н • м. Полученные данные сведены в табл. 2.3, где также указаны номинальные КПД и цены для различных вариантов.

Таблица 2.3 Данные по вариантам реализации электропривода

Двигатель	AMP100L2	АИР112М4	AMP132S6	АИР132М8
Передаточное число редуктора	24,9	12,5	8,4	6,2
Тип редуктора	1Ц2У-125	1ЦЗУ-160	1Ц2У- 125	1Ц2У-125	1Ц2У-125
КПД редуктора, %	97	96	97	97	98
Цена редуктора, руб.	8320	12 740	8 320	8 320	10660
Цена двигателя и редуктора, руб.	11695	16 115	12 564	13 869	16 260
КПД двигателя и редуктора, %	85,4	84,5	83	82,5	81,3

Анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы:

• приемлемым вариантом оказалось сочетание двигателя A14P100L2 с двухступенчатым редуктором 1Ц2У—125, при котором электропривод имеет наименьшую стоимость и наибольший общий КПД;

• этот вариант характеризуется и наименьшим суммарным моментом инерции, что позволяет снизить потери энергии в переходных режимах электропривода;

• определяющими факторами при выборе варианта являются КПД двигателя и стоимостные оценки оборудования, поскольку КПД редукторов различаются несущественно-Возможными вариантами исполнения механической части электропривода являются применение червячного редуктора или мотора-редуктора на требуемые параметры.

В качестве червячного редуктора для двигателя АИР1001_2 может быть использован универсальный редуктор типа Ч—100 с передаточным числом 25 и номинальным моментом на тихоходном валу Мтих = 480 Н • м. Однако цена этого редуктора выше, чем цена цилиндрического редуктора 1Ц2У— 125, а КПД ниже, что делает применение редуктора типа Ч— 100 экономически неоправданным.

В качестве мотора-редуктора, может быть выбран мотор-редуктор типа 4МЦ2С—100 со следующими номинальными параметрами: мощность — 5,5 кВт; частота вращения выходного вала — 112 об/мин (11,73 рад/с); момент на выходном валу — 450 Н·м; КПД 83%; цена с учетом НДС (на 2005 г.) — 20 256 руб. Как следует из сопоставления с данными табл. 2.3, цена мотора-редуктора заметно выше при примерно тех же уровнях КПД, что делает применение этого варианта реализации механической части электропривода экономически нецелесообразным. В то же время применение мотора-редуктора упрощает и удешевляет монтаж и обслуживание электропривода.

Рассмотренный пример относится к выбору двигателя и редуктора при длительном режиме их работы. В то же время существует большое число электроприводов, работающих в повторно-кратковременном режиме при частых пусках, торможениях и реверсах. Для таких электроприводов при проектировании с учетом фактора энергосбережения определяющими могут стать потери энергии в этих переходных процессах. Как следует из формулы (1.42), эти потери пропорциональны запасу кинетической энергии, которая, в свою очередь, определяется механической инерцией движущихся частей электропривода и исполнительного органа рабочей машины.

На рис. 2.2 показаны кривые, характеризующие запас кинетической энергии двигателей серий АИР и RA при скорости идеального холостого хода, которая близка к номинальной скорости. Этот показатель снижается по мере уменьшения скорости холостого хода, а при некоторых номинальных мощностях двигателя даже принимает минимальное значение для скоростей 104,7 и 157,0 рад/с. Таким образом, двигатели с такими скоростями вращения являются по соображениям энергосбережения более предпочтительными для электроприводов с повторно-кратковременным режимом работы.

Рис. 2.2. Зависимости запаса кинетической энергии ротора от скорости холостого хода двигателей серии АИР (а) и RA (б)

Суммарный приведенный момент инерции электропривода определяется как моментом инерции ротора (якоря) двигателя, так и инерцией элементов механической передачи и исполнительного органа рабочей машины. Таким образом, за счет выбора передаточного числа (радиуса приведения) механической передачи, с помощью которого осуществляется приведение к валу двигателя масс и моментов инерции элементов механической передачи и исполнительного органа, могут быть оптимизированы определенные показатели работы электропривода.

Одна из типовых задач такого рода связана с обеспечением минимального времени пуска или торможения двигателя, т. е. с получением максимального быстродействия электропривода. Это достигается за счет оптимизации передаточного числа редуктора, которому будут соответствовать минимальный запас кинетической энергии и минимальные потери энергии в переходных процессах. Покажем эту связь и найдем оптимальное передаточное число редуктора.

Допустим, что моменты двигателя и нагрузки в переходных процессах постоянны. Тогда, относя потери в механической передаче к моменту нагрузки и используя основное уравнение движения, можно для времени переходного процесса tпп записать

где Jд, Jио — соответственно моменты инерции двигателя и исполнительного органа; Mд, Mио, Мс — соответственно моменты двигателя, исполнительного органа и нагрузки на валу двигателя; β — коэффициент, учитывающий момент инерции элементов редуктора; i — передаточное число редуктора (знак «-» соответствует пуску двигателя, знак «+» — его торможению).

Заменяя в формуле (2.1) передаточное число редуктора отношением скоростей двигателя и исполнительного органа (i=ωс/ ωио), после преобразований получаем

где Wд, Wио — соответственно запасы кинетической энергии двигателя и исполнительного органа при скорости ωс, Wд = Jдω2с, Wио = Jиоω2ио; Рд, Рио — соответственно мощности двигателя и исполнительного органа.

Из формулы (2.2) следует, что минимальному времени переходного процесса соответствуют минимальный запас кинетической энергии в электроприводе и исполнительном органе рабочей машины и минимальные потери энергии в динамических режимах.

Найдем оптимальное передаточное число редуктора для случая пуска двигателя (знак «-» в формулах), при котором время пуска и потери энергии будут минимальными. Для этого находим производную dtпп/di и приравниваем ее к нулю. После преобразований получаем следующее выражение:

Таблица 2.4 Значения оптимального КПД редуктора

Jио/( Jд)	0,1	0,5	1	5	10	50	100
iопт	1,09	1,37	1,62	2,79	3,7	7,59	10,5

В табл. 2.4 в качестве примера приведены рассчитанные по формуле (2.3) значения iопт для случая Mио/(Mд) = 0,5 и различных отношений Jио/(βJд) при β = 1.

Важно отметить, что найденное оптимальное передаточное число, кроме обеспечения минимальных времени и потерь энергии в переходных процессах, должно обеспечить также и необходимую рабочую скорость исполнительного органа рабочей машины.

PowerGroup.com.ua

Как подобрать редуктор, мотор-редуктор?

При выборе редуктора и мотор-редуктора обязательно обратитесь к нашим специалистам. Они, как никто другой, изучат все Ваши потребности в механизме, помогут избежать ошибок при подборе механизма и посоветуют наиболее подходящую модель. Очень важно подобрать правильный редуктор – это принесет Вам длительную и надежную работу. Пара ошибок в расчете редуктора или мотор-редуктора, и Вы получаете перебои в работе, поломки и, как следствие, дополнительные финансовые затраты. Мы прекрасно понимаем цену денег, поэтому с удовольствием посчитаем и сэкономим Ваши финансы.

Давайте вместе определим, на что стоит обратить особое внимание при выборе редуктора или мотор-редуктора. В первую очередь, определите:

Какой тип редуктора / мотор-редуктора подойдет под Ваши производственные задачи? Будет это червячный, цилиндрический или крановый – у каждого типа есть свои особенности, которые предопределяют сферу их использования.
Какой типоразмер или же габариты механизма нужны.
Редукторы и мотор-редукторы производятся с расчетом на определенные климатические условия, в которых они могут комфортно работать (У — умеренный, от -45 до +40 °С, Т — тропический, от -15 до +50 °С, УХЛ — умеренно-холодный, от -60 до +45°С). Это тоже важная составляющая подбора нужного редуктора.

Также не забываем обращать внимание на схему привода с указанием механизмов, которые будут подключены к редуктору, их расположение относительно друг друга и указание мест их крепления. Так же стоит определить способ крепления и вариант сборки редуктора. Все характеристики и схемы редукторов находятся на страницах нашего сайта в рубрике «РЕДУКТОРЫ».

Чтобы максимально определить все подходящие параметры, советуем рассмотреть также такие критерии отбора:

Уровень шума;
КПД;
Материалоемкость для значений крутящего момента на тихоходном валу;
Габариты при одинаковом передаточном числе и крутящем моменте;
Стоимость.

При выборе габарита редуктора производится расчет передаточного числа редуктора, крутящего момента на входном валу, радиальная консольная нагрузка на выходном валу редуктора. В завершении требуется провести сравнительные расчеты. Номинальный крутящий момент на выходном валу должен быть больше расчетного крутящего момента, номинальная консольная нагрузка должна быть больше расчетной нагрузки, а расчетная мощность электродвигателя должна быть больше чем термическая мощность.

Denasmash.com

АвтоПриват